CN103107826A - 一种多时隙收发信机及其规避同频干扰的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种时分通信系统多时隙收发信机及其规避收/发信机同频干扰的方法，该多时隙收发信机包括发射器和接收器，发射器包括依次连接的频率产生单元、频率变换单元、调制器，频率产生单元用于在接收时隙结束前的第一时刻开始产生频率F₁/N，并送入频率变换单元的输入端，N为正数，且N不等于1；频率变换单元用于在发射时隙开始时，对频率F₁/N进行处理以生成输出频率，并将输出频率送入调制器；调制器用于在接收时隙结束前的第二时刻开始初始化，并在发射时隙开始时对频率变换单元的输出频率进行调制处理，且处理后的频率为发射频率F₁，第二时刻小于第一时刻。实施本发明的技术方案，发射器不会干扰接收器的工作、成本低、原理简单且方便可行。

Description

一种多时隙收发信机及其规避同频干扰的方法

技术领域

本发明涉及通信领域，尤其是涉及一种多时隙收发信机及其规避同频干扰的方法。

背景技术

随着科技日益发展，无线通信飞速发展，TDMA（Time Division MultipleAddress，时分多址）系统的发展应用机遇与挑战并存，稳定TDMA系统应用产品的性能可为TDMA系统价值最大化提供一臂之力。

对于TDMA系统而言，当相邻两个时隙都处于发射或者接收状态时，由于FGU（Frequency Generate Unit，频率产生单元）电路锁定时间的限制，需要在工作时隙到来之前打开FGU电路并使其频率处于锁定状态。

在每一时隙的t₀时刻打开下一工作时隙的FGU电路，t₁时刻打开下一工作时隙的工作链路（发射器的调制器或接收器的解调器）初始化。例如，如如图1所示，第二时隙需要工作在接收状态，第三时隙工作在发射状态，在第三时隙到来之前的t₀时刻，需要打开发射器的FGU电路，确保其在第三时隙到来之前已经处于锁定状态；而第三时隙结束前的t₁时刻，是发射器提前打开部分通道的初始化时间。在图2所示的多时隙收发信机种，当连续两工作时隙由接收转发射，且接收和发射同频时，发射FGU电路在接收时隙的t₀时间就已打开，发射电路在接收时隙的t₁时间打开初始化，即打开调制器（Modulator）；那么在接收时隙结束前，提前锁定输出的发射FGU频率会通过线路传导经过初始化好的调制器进行调制，再传导至RF（Radio Frequency，射频）开关处，从而干扰到正在工作的接收RF频率；或者通过空间耦合的路径，干扰到处于同一频率工作的接收电路，使其误码率升高，灵敏度降低；按照通信协议规定，这种情况是不被允许的。

图3是现有的一种多时隙收发信机的逻辑图，该收发信机通过在调制器前加一高隔离度射频开关来规避同频干扰，该射频开关在使能信号TX_ON的控制下在接收状态或空闲时隙时关断，当发射前一时隙的t₀时刻打开FGU链路并提前锁定后，射频开关将FGU产生的LO（Local Oscillator，本振）信号隔离在调制器前，以不干扰接收器的工作。在发射时隙开始时刻的当下打开射频开关，这样发射时隙时发射链路全通，可以及时正常的发射。这样的方案从理论上既避免了接收时隙结束前的短暂时间内发射不干扰接收，又保证了发射器及时正常的发射信号。但是，由于射频开关隔离度仍不够，物理传导和空间辐射的作用仍能将信号调制和放大，并干扰接收器，故该现有技术不能彻底的将信号隔离；而且，高隔离度射频开关成本高。

前述为调制器分频导致的载波泄露对接收机同频信号产生的干扰，即使不存在分频器，只要FGU单元和调制器产生的频率与接收频率相同也足以导致接收机误码率的上升。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述发射器易干扰接收器且成本高的缺陷，提供一种多时隙收发信机，发射器不会干扰接收器，而且成本低。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种多时隙收发信机，包括发射器和接收器，且所述发射器的发射频率与所述接收器的接收频率均为F₁，所述发射器包括依次连接的频率产生单元、频率变换单元、调制器，其中，

所述频率产生单元，用于在接收时隙结束前的第一时刻开始产生频率F₁/N，并将所述频率F₁/N送入所述频率变换单元的输入端，其中，N为正数，且N不等于1；

所述频率变换单元，用于在发射时隙开始时，对所述频率产生单元所产生的频率进行处理以生成输出频率，并将输出频率送入所述调制器；

所述调制器，用于在接收时隙结束前的第二时刻开始初始化，并在发射时隙开始时对所述频率变换单元的输出频率进行调制处理，且处理后的频率为发射频率F₁，其中，所述第二时刻小于所述第一时刻。

在本发明所述的多时隙收发信机中，

N=N′/M，其中，M为偶数，N′为正数；

所述调制器为数字调制器，且所述数字调制器对所述频率变换单元的输出频率进行调制和1/M分频处理；而且，

所述频率变换单元对所述频率产生单元所产生的频率进行处理以使输出频率等于输入频率的N′倍在本发明所述的多时隙收发信机中，N′＝3，M=2。

在本发明所述的多时隙收发信机中，所述频率产生单元包括依次连接的PLL（Phase loop locked，锁相环）芯片和VCO（Voltage Control Oscillator，压控振荡器）；或者

所述频率产生单元为数字式频率合成器。

在本发明所述的多时隙收发信机中，所述频率变换单元为有源频率变换单元，且所述有源频率变换单元的电源端通过开关连接电源。

本发明还构造一种多时隙收发信机规避同频干扰的方法，包括：

A.频率产生单元在接收时隙结束前的第一时刻开始产生频率F₁/N，其中，N为正数，且N不等于1；

B.频率变换单元在发射时隙开始时，对频率产生单元所产生的频率F₁/N进行处理；

C.调制器在接收时隙结束前的第二时刻开始初始化，并在发射时隙开始时对频率变换单元的输出频率进行调制处理，且分频处理后的频率为发射频率F₁，其中，所述第二时刻小于所述第一时刻。

在本发明所述的多时隙收发信机规避同频干扰的方法中，在所述步骤A中，N=N′/M，其中，M为偶数，N′为正数；

在所述步骤B中，对频率产生单元所产生的频率进行处理以使输出频率等于输入频率的N′倍；

在所述步骤C中，数字调制器对所述频率变换单元的输出频率进行调制和1/M分频处理。

在本发明所述的多时隙收发信机规避同频干扰的方法中，N′＝3，M=2。

在本发明所述的多时隙收发信机规避同频干扰的方法中，所述频率产生单元包括依次连接的锁相环芯片和压控振荡器；或者

所述频率产生单元为数字式频率合成器。

在本发明所述的多时隙收发信机规避同频干扰的方法中，在所述步骤B中，所述频率变换单元为有源频率变换单元，通过控制频率变换单元与电源连接或断开来控制频率变换单元工作与否。

实施本发明的技术方案，具有以下有益效果：

1.通过在频率产生单元和调制器之间增加频率变换单元，该多时隙收发信机在由接收时隙转发射时隙时隙的工作过程为：在接收时隙结束前的第一时刻，频率产生单元开始产生频率F₁/N，并送入频率变换单元的输入端，然后，在接收时隙结束前的第二时刻，调制器开始初始化，此时，即使发生了空间或电路辐射，调制器调制处理后的信号对于接收器的接收频率也为不相关信号，因此，发射器不会干扰接收器的工作。而当接收时隙结束后、发射时隙开始时，频率变换单元才开始对频率产生单元所产生的频率进行处理，然后调制器对频率变换单元的输出频率进行调制处理，且处理后的频率为发射频率F₁，因此可将信号成功发射出去；

2.本发明通过使用价格较便宜的频率变换单元来替代现有技术中的价格较贵的高隔离度射频开关，因此降低了成本。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是TDMA系统的工作时序图；

图2是现有技术的一种多时隙收发信机的逻辑图；

图3是现有技术的另一种多时隙收发信机的逻辑图；

图4是本发明多时隙收发信机实施例一的逻辑图；

图5是TDMA系统带有保护时间的工作时序图；

图6是多时隙收发信机工作时响应时间的仿真图；

图7是本发明多时隙收发信机规避同频干扰的方法实施例一的流程图。

具体实施方式

如图1所示的本发明多时隙收发信机实施例一的逻辑图，该多时隙收发信机包括发射器、接收器和射频模块，其中，发射器和接收器与射频模块选择连接，例如，射频模块通过单刀双掷的射频开关连接发射器和接收器，而且该发射器的发射频率和接收器的接收频率相同，均为F₁。

在该多时隙收发信机中，发射器具体包括频率产生单元10、频率变换单元20、调制器30和PA（Power Amplify，功率放大器）40，频率产生单元具体包括依次连接的TX PLL（锁相环芯片）和TXVCO（压控振荡器），当然，频率产生单元也可为数字式频率合成器。在该多时隙收发信机由接收时隙转入发射时隙的过程中，该频率产生单元10在接收时隙结束前的第一时刻开始产生频率F₁/N，并将所述频率F₁/N送入频率变换单元20的输入端，其中，N正数为正数，且N不等于1，优选为不等于1的正整数，此时对应的频率变换单元20为倍频器。

频率变换单元20在发射时隙开始时，对频率产生单元10所产生的频率进行处理以生成输出频率，并将输出频率送入调制器30，优选地，频率变换单元20为有源频率变换单元，且该有源频率变换单元的电源端通过开关连接POWER（电源），该开关的使能信号为TX_ON，且通过该使能信号使开关在发射时隙闭合，在接收时隙或空闲时隙断开。

当然，在其它实施例中，频率变换单元也可为无源频率变换单元，此时可将开关连接在压控振荡器和该无源频率变换单元之间，而且，该开关在发射时隙闭合，在接收时隙或空闲时隙断开。

调制器30用于在接收时隙结束前的第二时刻开始初始化，并在发射时隙开始时对频率变换单元20的输出频率进行调制处理，且处理后的频率为发射频率F₁，其中，第二时刻小于第一时刻。功率放大器40对调制处理后的信号进行功率放大，并选择连接至射频模块。

在本发明多时隙收发信机的一个具体例子中，频率产生单元10在接收时隙结束前的第一时刻开始产生频率F₁/N，频率变换单元20在发射时隙开始时，对频率产生单元10所产生的频率进行处理以使输出频率等于输入频率的N倍，然后将输出频率送入调制器30，调制器30用于在接收时隙结束前的第二时刻开始初始化，并在发射时隙开始时对频率变换单元20的输出频率进行调制处理，此时，处理后的频率为发射频率F₁。实施该实施例的多时隙收发信机，在接收时隙中，调制器开始初始化后，即使发生了空间或电路辐射，调制器调制处理后的信号对于接收器的接收频率也为不相关信号，因此，发射器不会干扰接收器的工作。而且，调制器可选用价格较低的模拟调制器。

在本发明多时隙收发信机的另一个具体例子中，调制器30为数字调制器，带有1/M分频功能。相应地，频率产生单元10在接收时隙结束前的第一时刻开始产生频率F₁/N，而且，N=N′/M，其中，M为偶数，N′为正数，然后，频率变换单元20对频率产生单元10所产生的频率进行处理以使输出频率等于输入频率的N′倍，接着，该数字调制器对频率变换单元20的输出频率进行调制和1/M分频处理，此时，处理后的频率为发射频率F₁。实施该实施例的多时隙收发信机，在接收时隙中，调制器开始初始化后，即使发生了空间或电路辐射，调制器调制和分频处理后的信号对于接收器的接收频率也为不相关信号，因此，发射器不会干扰接收器的工作。而且，调制器选用带分频功能的数字调制器，抗干扰性能力强，容易加密。

下面说明该多时隙收发信机的工作原理：首先，假设M=2，N′＝3，相应地，频率变换单元20为3倍频器，调制器30带1/2分频功能。

当在连续时隙中由接收时隙转发射时隙时，由于在整个接收时隙中倍频器20与电源连接的开关断开，倍频器30没有供电，为不工作状态，不会对频率产生单元10输出的信号产生倍频作用，所以，在接收时隙结束前的第一时刻（例如图1中的t₀）打开频率产生单元10，此时频率产生单元10产生的频率为2/3F₁，而且，此时倍频器20不工作，调制器30因为没有信号输入也不会有信号输出。即使在空间和电路的辐射作用下，通过倍频器20后的频率仍是2/3F₁。

当接收时隙结束前的第二时刻（例如图1中的t₁）打开发射工作链路（调制器30）初始化后，倍频器20输出的2/3F₁信号通过调制器30调制和1/2分频后，输出信号的频率为1/3F₁，而此信号与接收器的接收频率F₁为不相关信号，即使经过PA40放大和射频开关后进入接收器，也不能干扰到接收。因此，在接收时隙结束前，既打开了频率产生单元10并使其频率处于锁定状及完成了调制器30的初始化，又不会干扰到接收器的工作。

在接收时隙结束后，发射时隙开始的当下通过使能TX_ON打开倍频器20的开关，此时倍频器20有正常的电源，处于工作状态，可以及时将频率产生单元10输送来的2/3F₁信号倍频，产生2F₁信号，然后经过调制器30进行调制和1/2分频处理后产生发射频率为F₁的信号，并经过PA40放大后，信号成功发射出去，而且，成功避免了同频干扰问题。

下面以在Tetra（Terrestrial Trunked Radio，陆地集群通信系统）中继器平台上分别应用上述图3（改进前）所示的方案及图4（改进后）所示的方案为例进行误码率的测试，如下表所示：

如上测试结果所示，采用本发明图4所示的方案，接收误码率没有恶化，即接收时隙转发射时隙时，发射没有干扰到接收，发射本振信号被完全隔离。

另外，按照陆地集群通信协议规定，每个时隙开始后都有一个保护时间，如图5所示的t2，该保护时间t₂≈0.94mS。下面使用示波器将三个探头分别接在开关的使能信号（TX_ON）端、电源（POWER）输出端、倍频器输出端，检测从使能信号打开到电源输出，再到倍频器响应产生输出信号的响应时间，测试结果如图6所示，响应时间ΔX=620nS，远小于保护时间0.94mS，也就是说，当保护时间结束时，频率产生单元、调制器和倍频器都已经准备好，而且，在接收时隙转发射时隙时，无同频干扰的情况下及时准确的发射信号，所以本方案是切实可行的。

图7是本发明多时隙收发信机规避同频干扰的方法实施例一的流程图，该多时隙收发信机规避同频干扰的方法包括：

A.频率产生单元在接收时隙结束前的第一时刻开始产生频率F₁/N，其中，N正数为正数，且N不等于1，而且，频率产生单元优选包括依次连接的锁相环芯片和压控振荡器，当然，也可为数字式频率合成器；

B.频率变换单元在发射时隙开始时，对频率产生单元所产生的频率进行处理。优选地，频率变换单元为有源频率变换单元，可通过控制频率变换单元与电源连接或断开来控制频率变换单元工作与否，即，在整个接收时隙，控制频率变换单元与电源断开连接，在整个发射时隙，控制频率变换单元与电源连接；

C.调制器在接收时隙结束前的第二时刻开始初始化，并在发射时隙开始时对频率变换单元的输出频率进行调制处理，且分频处理后的频率为发射频率F₁，其中，第二时刻小于第一时刻。

在本发明多时隙收发信机规避同频干扰的方法的另一个实施例中，在步骤A中，N=N′/M，其中，M为偶数，N′为正数。在步骤B中，对频率产生单元所产生的频率进行处理以使输出频率等于输入频率的N′倍。在步骤C中，调制器为数字调制器，该数字调制器对所述频率变换单元的输出频率进行调制和1/M分频处理，这样才能保证发射器的发射频率与接收器的接收频率相同。优选地，N′＝3，M=2，当然，M、N′的取值并不限定为该值，只要保证N′为正数，M为偶数即可。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改、组合和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种多时隙收发信机，包括发射器和接收器，所述发射器的发射频率与所述接收器的接收频率均为F₁，其特征在于，所述发射器包括依次连接的频率产生单元、频率变换单元、调制器，其中，

所述频率产生单元，用于在接收时隙结束前的第一时刻开始产生频率F₁/N，并将所述频率F₁/N送入所述频率变换单元的输入端，其中，N为正数，且N不等于1；

所述频率变换单元，用于在发射时隙开始时，对所述频率产生单元所产生的频率进行处理以生成输出频率，并将输出频率送入所述调制器；

所述调制器，用于在接收时隙结束前的第二时刻开始初始化，并在发射时隙开始时对所述频率变换单元的输出频率进行调制处理，且处理后的频率为发射频率F₁，其中，所述第二时刻小于所述第一时刻。

2.根据权利要求1所述的多时隙收发信机，其特征在于，

N= N′/M，其中，M为偶数，N′为正数；

所述调制器为数字调制器，且所述数字调制器对所述频率变换单元的输出频率进行调制和1/M分频处理；而且，

所述频率变换单元对所述频率产生单元所产生的频率进行处理以使输出频率等于输入频率的N′倍。

3.根据权利要求2所述的多时隙收发信机，其特征在于，N′=3，M=2。

4.根据权利要求1所述的多时隙收发信机，其特征在于，所述频率产生单元包括依次连接的锁相环芯片和压控振荡器；或者

所述频率产生单元为数字式频率合成器。

5.根据权利要求1所述的多时隙收发信机，其特征在于，所述频率变换单元为有源频率变换单元，且所述有源频率变换单元的电源端通过开关连接电源。

6.一种多时隙收发信机规避同频干扰的方法，其特征在于，包括：

A.频率产生单元在接收时隙结束前的第一时刻开始产生频率F₁/N，其中，N为正数，且N不等于1；

B.频率变换单元在发射时隙开始时，对频率产生单元所产生的频率F₁/N进行处理；

C.调制器在接收时隙结束前的第二时刻开始初始化，并在发射时隙开始时对频率变换单元的输出频率进行调制处理，且分频处理后的频率为发射频率F₁，其中，所述第二时刻小于所述第一时刻。

7.根据权利要求6所述的多时隙收发信机规避同频干扰的方法，其特征在于，在所述步骤A中，N= N′/M，其中，M为偶数，N′为正数；

在所述步骤B中，对频率产生单元所产生的频率进行处理以使输出频率等于输入频率的N′倍；

在所述步骤C中，数字调制器对所述频率变换单元的输出频率进行调制和1/M分频处理。

8.根据权利要求7所述的多时隙收发信机规避同频干扰的方法，其特征在于，N′=3，M=2。

9.根据权利要求6所述的多时隙收发信机规避同频干扰的方法，其特征在于，所述频率产生单元包括依次连接的锁相环芯片和压控振荡器；或者

所述频率产生单元为数字式频率合成器。

10.根据权利要求6所述的多时隙收发信机规避同频干扰的方法，其特征在于，在所述步骤B中，所述频率变换单元为有源频率变换单元，通过控制频率变换单元与电源连接或断开来控制频率变换单元工作与否。

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